Effets De L'application D'un Stretch Cyclique Sur Un
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Effets de l’application d’un stretch cyclique surun modèle isolé de bronche humaine : étude fonctionnelle, pharmacologique et immuno–génétique Morgan Le Guen To cite this version: Morgan Le Guen. Effets de l’application d’un stretch cyclique sur un modèle isolé de bronche humaine: étude fonctionnelle, pharmacologique et immuno–génétique. Physiologie [q-bio.TO]. Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2014. Français. NNT : 2014VERS0060. tel-01213047 HAL Id: tel-01213047 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01213047 Submitted on 7 Oct 2015 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Université Versailles-Saint Quentin en Yvelines – Simone de Beauvoir Ecole doctorale des Génomes aux Organismes (GAO) THESE Présentée pour l'obtention du grade de Docteur de l'Université de Versailles Laboratoire UPRES EA220 Spécialité: Physiologie soutenue publiquement par Morgan LE GUEN « Effets de l’application d’un stretch cyclique sur un modèle isolé de bronche humaine : étude fonctionnelle, pharmacologique, et immuno- génétique » “Cyclic stretch applied on a model of human bronchic airway : functionnal, pharmacological and genetic response.” 2014 Jury Pr Philippe Devillier – Laboratoire UPRES EA 220, UVSQ Pr Alexandre Duguet – Paris VI Université Pierre Marie-Curie Pr Christophe Faisy – Paris V Université René Descartes Pr Nelly Frossart – Université de Strasbourg Stretch cyclique et bronche humaine Table des matières 2 Remerciements …………………………………………………………………………………………………....... p. 3 Abstract et résumé ……………………………………………………………………………………................ p. 5 Table des figures …………………………………………………………………………………………………...... p. 7 Liste des tableaux ………………………………………………………………………………………………….... p. 8 Abbréviations ……………………………………………………………………………................................ p. 9 Introduction…………………………………………………………………………………………………….......... p. 10 Chapitre 1: état des connaissances………………………………………………………………………….. p. 12 1.1. Relation structure/fonction – implication sur l’arbre trachéobronchique p. 13 1.2. Concepts de stiffness et fluidification p. 20 1.3. Concept de Deep Inspiration p. 29 1.4. Ventilation spontanée (notion de chaos ventilatoire) p. 35 1.5. Actualités sur la ventilation mécanique p. 36 Chapitre 2: Vers un modèle de stretch cyclique ……………………………………………........... p. 40 2.1. Contrainte appliquée p. 41 2.2. Interaction épithélium et muscle lisse squelettique p. 47 2.3. Vers un modèle intégratif Modèle unique (article 1) p. 57 Chapitre 3: étude du stretch bronchique sur bronche humaine ………………................ p. 76 3.1. Modèle motorisé cyclique p. 77 o 3.1.2 Motorisation et technique (article 2) p. 78 o 3.1.5 Stretch cyclique et bronche humaine (article 3) p.115 3.2. Modèle comparé dans la littérature p.139 3.3. Synthèse comparée des modèles de stretch cyclique p.142 3.4. Forces et limites des modèles p.146 Chapitre 4: Autres moyens de mesure de la réactivité bronchique in-vivo................ p.147 4.1. Mécanique respiratoire globale p.148 4.2. Technique d’oscillations forcées p.152 4.3. Mécanique bronchique et Hypertension pulmonaire sur un modèle de p.154 lapin (Travail initié en collaboration avec les Hôpitaux Universitaires de Genève) Conclusions……………………………………………………………………………………………………….......... p.168 Références ....................................................................................................................... p.171 Stretch cyclique et bronche humaine Remerciements 3 Christophe, je t’ai connu docteur mais comme le temps a passé depuis mes débuts dans le laboratoire, tu es devenu professeur !! Encore toutes mes félicitations et je suis heureux d’avoir pu assister à ton HDR brillante. J’ai eu beaucoup de plaisir au cours de ces années dans le laboratoire avec toi comme mentor. Nous avons pu échanger nos point de vue tant en pratique clinique qu’en expérimental et je salue ton enthousiasme et tes idées. Par ailleurs, évidemment un grand merci pour ton soutien précieux lors des dernières étapes de cette thèse… J’espère que nous poursuivrons cette aventure expérimentale dans les prochaines années. Philippe, un grand merci de m’avoir accueilli au sein de votre équipe pour ces quelques années !! Je suis encore très loin de maitriser les voies intra et extra-cellulaires comme vous et de la capacité de synthèse face à nombre de données ! J’espère que ces articles expérimentaux sont le début d’une collaboration expérimentale entre nous. En tous les cas, j’ai encore des pistes à explorer ! J’ai apprécié l’ambiance du laboratoire mêlant studieux et moments plus détendus entre tous. Enfin, je tiens évidemment à souligner le soutien indéfectible dont vous avez fait preuve malgré une situation parfois complexe dans la fin de cette période Emmanuel, sans toi – le néant… Tu as été la cheville de ce travail et je te remercie de ton aide énorme. Je ne peux saluer ici toutes tes qualités et la personne indispensable au laboratoire que tu représentes que ce soit dans la vie de collectivité (et ces dégustations œnologiques d’anthologie ou ces voyages aéroportés mémomrables), que du point de vue scientifique en pointant chaque fois avec justesse les limites de telle ou telle hypothèse et aidant en la construction de schéma expérimentaux satisfaisant. Mes journées au laboratoire ont chaque fois été un plaisir de travailler dans un univers autre que le service clinique ou j’exerce. 1000 fois merci et j’espère plein de projets futurs concrétisés Stan, une mention spéciale à toi. Le laboratoire a créé entre nous des liens particuliers. Si professionnellement, j’ai indéniablement bénéficié de tes lumières scientifiques et de tes relectures bardées de corrections ! Pour le reste, je salue Camille, Maxime et évidemment … … Marion, Charlotte, Amparo, la féminin’touch du laboratoire !! Heureusement que la machine à café existe… Merci de votre aide dans les parties techniques pour lesquelles j’étais totalement novice : ELISA, RT-PCR… J’espère que nous pourrons poursuivre nos échanges et notre collaboration dans l’avenir. Stretch cyclique et bronche humaine Nelly, c’est évidemment un honneur que vous me faites d’accepter de participer à ce jury de thèse. Vous avez pu connaitre les débuts de 4 l’expérimentation et je suis heureux de vous livrer en partie la réflexion que celle-ci a généré. Il reste évidemment des zones à parcourir et j’espère pouvoir vous apporter des éléments de réponse. Alexandre, nous avons eu l’occasion de travailler un peu ensemble lors de mon séjour à la Pitié-Salpétrière notamment dans l’enseignement des étudiants en médecine. Aujourd’hui ton rôle est tout autre et il s’agit de juger d’un étudiant un peu particulier puisque c’est moi. Je n’attends aucune complaisance et je te remercie d’avoir accepté ce rôle en tant que spécialiste du poumon et de son hyperréactivité. Walid, merci de m’avoir accueilli à Genève au sein de la CMU ! pour valoriser cette année à l’étranger. Au-delà de la vieille ville et de son fameux jet d’eau, j’ai eu la chance de découvrir l’expérimentation animale sur le petit mais surtout le gros animal au sein d’une équipe dynamique et qui a largement contribué à la réalisation de mon projet. Par ailleurs, ce fut un vrai plaisir que de travailler au sein des HUG. A Marc Fischler et à mes collègues de Foch qui m’ont soutenu régulièrement au cours de ces années de cumul d’activité. J’espère avoir plus de temps dorénavant pour m’impliquer au sein du service tout en conduisant des étudiants sur les pas de la science expérimentale. Stretch cyclique et bronche humaine 5 Résumé et Abstract: - Résumé: L’arbre bronchique constitue une large interface avec le milieu extérieur ce qui en fait notamment une sentinelle immunologique de l’organisme. Par ailleurs, il est soumis à de multiples contraintes physiques (variation de pressions lors du cycle ventilatoire) avec le développement de pathologies lorsque la réponse à ces contraintes est inadaptée : cas de l’hyperréactivité bronchique. Or les études expérimentales sont peu nombreuses concernant cet organe. Nous avons donc essayé de caractériser la réponse bronchique des voies aériennes distales à partir d’un modèle isolé de bronche humaine qui était soumis à l’application d’un stretch unique ou cyclique tel qu’il est généré lors de la ventilation mécanique. D’un point de vue fonctionnel, le stretch unique ou cyclique s’accompagne d’une modification significative du tonus basal de la bronche avec deux étapes : l’une précoce apparaît au cours de l’exposition même des variations de tension pariétale, l’autre est tardive et apparaît à l’arrêt de l’étirement. Concernant l’étape précoce, elle se révèle robuste car aucun pré-traitement et particulièrement l’abrasion de l’épithélium ne la supprime totalement. La caractérisation de cette réponse implique notamment la voie des NO synthases et des Rho-A kinase. La réponse tardive fait quant à elle intervenir l’épithélium ainsi que la voie des NO-synthase suggérant un rôle prépondérant du NO. Par contre, ces modifications de force au repos sont indépendantes de la sécrétion de médiateurs inflammatoires. Enfin, l’affinité à l’acétylcholine est stable au cours du temps de la bronche quelle que soient les conditions. L’approche génétique renforce par contre le rôle du tissu de soutien bronchique puisque l’application d’un stretch active la synthèse de molécules intervenant dans la production ou la qualité du collagène : MMP-9… Au total, l’application d’une contrainte cyclique renforce la bronchoconstriction par inhibition principale de la voie des NO synthases et mécanotransduction. L’étude in-vivo de cette réponse est requise pour établir sa force et envisager des thérapeutiques adaptées. - Abstract The tracheo-bronchial tree is a true immunologic sentinel related to the huge interface with the external environment.